`
xuyuanshuaaa
  • 浏览: 394829 次
  • 性别: Icon_minigender_1
  • 来自: 大连
社区版块
存档分类
最新评论

ThreadLocal 知识

 
阅读更多


ThreadLocal是什么

早在JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal,ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。

ThreadLocal很容易让人望文生义,想当然地认为是一个“本地线程”。其实,ThreadLocal并不是一个Thread,而是 Thread的局部变量,也许把它命名为ThreadLocalVariable更容易让人理解一些。

当使用ThreadLocal维护变量时,ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本,所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本,而不会影响其它线程所对应的副本。

从线程的角度看,目标变量就象是线程的本地变量,这也是类名中“Local”所要表达的意思。

线程局部变量并不是Java的新发明,很多语言(如IBM IBM XL FORTRAN)在语法层面就提供线程局部变量。在Java中没有提供在语言级支持,而是变相地通过ThreadLocal的类提供支持。

所以,在Java中编写线程局部变量的代码相对来说要笨拙一些,因此造成线程局部变量没有在Java开发者中得到很好的普及。

ThreadLocal的接口方法

ThreadLocal类接口很简单,只有4个方法,我们先来了解一下:

    * void set(Object value)

设置当前线程的线程局部变量的值。

    * public Object get()

该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。

    * public void remove()

将当前线程局部变量的值删除,目的是为了减少内存的占用,该方法是JDK 5.0新增的方法。需要指出的是,当线程结束后,对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收,所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作,但它可以加快内存回收的速度。

    * protected Object initialValue()

返回该线程局部变量的初始值,该方法是一个protected的方法,显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法,在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行,并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。

值得一提的是,在JDK5.0中,ThreadLocal已经支持泛型,该类的类名已经变为ThreadLocal<T>。API方法也相应进行了调整,新版本的API方法分别是void set(T value)、T get()以及T initialValue()。

ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢?其实实现的思路很简单:在ThreadLocal类中有一个Map,用于存储每一个线程的变量副本,Map中元素的键为线程对象,而值对应线程的变量副本。我们自己就可以提供一个简单的实现版本:

代码清单1 SimpleThreadLocal

public class SimpleThreadLocal {

private Map valueMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap());

public void set(Object newValue) {

valueMap.put(Thread.currentThread(), newValue);① 键为线程对象,值为本线程的变量副本

}

public Object get() {

Thread currentThread = Thread.currentThread();

Object o = valueMap.get(currentThread);②返回本线程对应的变量

if (o == null && !valueMap.containsKey(currentThread)) {③ 如果在Map中不存在,放到Map

中保存起来。

o = initialValue();

valueMap.put(currentThread, o);

}

return o;

}

public void remove() {

valueMap.remove(Thread.currentThread());

}

public Object initialValue() {

return null;

}

}

虽然代码清单9‑3这个ThreadLocal实现版本显得比较幼稚,但它和JDK所提供的ThreadLocal类在实现思路上是相近的。

一个TheadLocal实例

下面,我们通过一个具体的实例了解一下ThreadLocal的具体使用方法。

代码清单2 SequenceNumber

package com.baobaotao.basic;

public class SequenceNumber {

①通过匿名内部类覆盖ThreadLocal的initialValue()方法,指定初始值

private static ThreadLocal<Integer> seqNum = new ThreadLocal<Integer>(){

public Integer initialValue(){

return 0;

}

};

②获取下一个序列值

public int getNextNum(){

seqNum.set(seqNum.get()+1);

return seqNum.get();

}

public static void main(String[] args)

{

SequenceNumber sn = new SequenceNumber();

③ 3个线程共享sn,各自产生序列号

TestClient t1 = new TestClient(sn);

TestClient t2 = new TestClient(sn);

TestClient t3 = new TestClient(sn);

t1.start();

t2.start();

t3.start();

}

private static class TestClient extends Thread

{

private SequenceNumber sn;

public TestClient(SequenceNumber sn) {

this.sn = sn;

}

public void run()

{

for (int i = 0; i < 3; i++) {④每个线程打出3个序列值

System.out.println("thread["+Thread.currentThread().getName()+

"] sn["+sn.getNextNum()+"]");

}

}

}

}



通常我们通过匿名内部类的方式定义ThreadLocal的子类,提供初始的变量值,如例子中①处所示。TestClient线程产生一组序列号,在③处,我们生成3个TestClient,它们共享同一个SequenceNumber实例。运行以上代码,在控制台上输出以下的结果:

thread[Thread-2] sn[1]

thread[Thread-0] sn[1]

thread[Thread-1] sn[1]

thread[Thread-2] sn[2]

thread[Thread-0] sn[2]

thread[Thread-1] sn[2]

thread[Thread-2] sn[3]

thread[Thread-0] sn[3]

thread[Thread-1] sn[3]

考察输出的结果信息,我们发现每个线程所产生的序号虽然都共享同一个SequenceNumber实例,但它们并没有发生相互干扰的情况,而是各自产生独立的序列号,这是因为我们通过ThreadLocal为每一个线程提供了单独的副本。

Thread同步机制的比较

ThreadLocal和线程同步机制相比有什么优势呢?ThreadLocal和线程同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。

在同步机制中,通过对象的锁机制保证同一时间只有一个线程访问变量。这时该变量是多个线程共享的,使用同步机制要求程序慎密地分析什么时候对变量进行读写,什么时候需要锁定某个对象,什么时候释放对象锁等繁杂的问题,程序设计和编写难度相对较大。

而ThreadLocal则从另一个角度来解决多线程的并发访问。ThreadLocal会为每一个线程提供一个独立的变量副本,从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。因为每一个线程都拥有自己的变量副本,从而也就没有必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象,在编写多线程代码时,可以把不安全的变量封装进ThreadLocal。

由于ThreadLocal中可以持有任何类型的对象,低版本JDK所提供的get()返回的是Object对象,需要强制类型转换。但JDK 5.0通过泛型很好的解决了这个问题,在一定程度地简化ThreadLocal的使用,代码清单 9 2就使用了JDK 5.0新的ThreadLocal<T>版本。

概括起来说,对于多线程资源共享的问题,同步机制采用了“以时间换空间”的方式,而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量,让不同的线程排队访问,而后者为每一个线程都提供了一份变量,因此可以同时访问而互不影响。

Spring使用ThreadLocal解决线程安全问题

我们知道在一般情况下,只有无状态的Bean才可以在多线程环境下共享,在Spring中,绝大部分Bean都可以声明为singleton作用域。就是因为Spring对一些Bean(如RequestContextHolder、 TransactionSynchronizationManager、LocaleContextHolder等)中非线程安全状态采用 ThreadLocal进行处理,让它们也成为线程安全的状态,因为有状态的Bean就可以在多线程中共享了。

一般的Web应用划分为展现层、服务层和持久层三个层次,在不同的层中编写对应的逻辑,下层通过接口向上层开放功能调用。在一般情况下,从接收请求到返回响应所经过的所有程序调用都同属于一个线程,如图9‑2所示:

通通透透理解ThreadLocal

图1同一线程贯通三层

这样你就可以根据需要,将一些非线程安全的变量以ThreadLocal存放,在同一次请求响应的调用线程中,所有关联的对象引用到的都是同一个变量。

下面的实例能够体现Spring对有状态Bean的改造思路:

代码清单3 TopicDao:非线程安全

public class TopicDao {

private Connection conn;①一个非线程安全的变量

public void addTopic(){

Statement stat = conn.createStatement();②引用非线程安全变量



}

}

由于①处的conn是成员变量,因为addTopic()方法是非线程安全的,必须在使用时创建一个新TopicDao实例(非 singleton)。下面使用ThreadLocal对conn这个非线程安全的“状态”进行改造:

代码清单4 TopicDao:线程安全

import java.sql.Connection;

import java.sql.Statement;

public class TopicDao {

①使用ThreadLocal保存Connection变量

private static ThreadLocal<Connection> connThreadLocal = new ThreadLocal<Connection>();

public static Connection getConnection(){

②如果connThreadLocal没有本线程对应的Connection创建一个新的Connection,

并将其保存到线程本地变量中。

if (connThreadLocal.get() == null) {

Connection conn = ConnectionManager.getConnection();

connThreadLocal.set(conn);

return conn;

}else{

return connThreadLocal.get();③直接返回线程本地变量

}

}

public void addTopic() {

④从ThreadLocal中获取线程对应的Connection

Statement stat = getConnection().createStatement();

}

}

不同的线程在使用TopicDao时,先判断connThreadLocal.get()是否是null,如果是null,则说明当前线程还没有对应的Connection对象,这时创建一个Connection对象并添加到本地线程变量中;如果不为null,则说明当前的线程已经拥有了 Connection对象,直接使用就可以了。这样,就保证了不同的线程使用线程相关的Connection,而不会使用其它线程的 Connection。因此,这个TopicDao就可以做到singleton共享了。

当然,这个例子本身很粗糙,将Connection的ThreadLocal直接放在DAO只能做到本DAO的多个方法共享Connection时不发生线程安全问题,但无法和其它DAO共用同一个Connection,要做到同一事务多DAO共享同一Connection,必须在一个共同的外部类使用ThreadLocal保存Connection。

小结

ThreadLocal是解决线程安全问题一个很好的思路,它通过为每个线程提供一个独立的变量副本解决了变量并发访问的冲突问题。在很多情况下,ThreadLocal比直接使用synchronized同步机制解决线程安全问题更简单,更方便,且结果程序拥有更高的并发性。
分享到:
评论

相关推荐

    从面试中的问题分析ThreadLocal

    "ThreadLocal知识点详解" ThreadLocal是一个本地线程副本变量工具类,主要用于将私有线程和该线程存放的副本对象做一个映射,各个线程之间的变量互不干扰,在高并发场景下,可以实现无状态的调用,特别适用于各个...

    threadLocal

    以上内容涵盖了从ThreadLocal原理到其在实际开发中的应用,以及相关的多线程、并发编程、HTTP通信等知识点。通过阅读和理解这些资料,开发者可以深化对ThreadLocal的理解,并将其有效地应用于项目中。

    ThreadLocal简单Demo

    **线程局部变量(ThreadLocal)** 在Java编程中,`ThreadLocal`是...以上就是关于`ThreadLocal`及其内部类`ThreadLocalMap`的基础知识,它们在多线程编程中起到关键作用,帮助开发者实现高效、安全的线程局部变量管理。

    Quartz-ThreadLocal.rar

    Quartz 是一个开源的作业调度框架,用于在 Java 应用程序中安排任务。它提供了丰富的 API 和灵活性,使得开发者可以方便地...记得实践是检验真理的唯一标准,动手操作这些 demo,会让你对这些知识点有更深入的理解。

    ThreadLocal相关

    ThreadLocal 相关知识点 ThreadLocal 是 Java 语言中的一种机制,用于提供线程内部的局部变量。在多线程环境下,ThreadLocal 变量可以保证各个线程的变量相对独立于其他线程内的变量。这种机制可以帮助开发者在多...

    java高并发相关知识,threadLocal,分布式锁,java各种锁等

    java高并发相关知识,threadLocal,分布式锁,java各种锁等

    java并发包源码分析(3)ThreadLocal

    ### 知识点一:ThreadLocal的内部结构 每个线程内部都有一个ThreadLocalMap对象,这个对象实际上是一个Map结构,存储了当前线程的ThreadLocal变量以及其对应的值。ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类,它使用...

    ThreadLocal测试工程

    在"ThreadLocal测试工程"中,我们可以探索以下几个关键知识点: 1. **ThreadLocal类的使用**:ThreadLocal提供了一个`set(T value)`方法用于设置当前线程的ThreadLocal变量值,`get()`方法用于获取当前线程的变量值...

    java核心知识点学习----多线程间的数据共享和对象独立,ThreadLocal详解.pdf

    在Java中,有多种方式可以实现线程间的数据共享和对象独立,其中ThreadLocal是常用的工具之一。 在多线程环境下,共享数据通常会引发线程安全问题,比如上述例子中的“张三给李四转钱”场景,如果两个线程同时操作...

    Hibernager_Session_Manager_ThreadLocal

    标题“Hibernage_Session_Manager_ThreadLocal”涉及到的是Hibernate框架中的一种优化策略——使用ThreadLocal管理Session。在Java Web开发中,Hibernate是一个非常流行的ORM(对象关系映射)框架,它帮助开发者将...

    ThreadLocal,你真的了解吗?

    ThreadLocal 提供了一种线程隔离的变量存储方式,而 Java 中的四种引用类型则帮助我们更好地控制对象的生命周期和内存管理,理解这些概念对于理解和使用 ThreadLocal 至关重要,同时也是面试中经常考察的知识点。

    详解Spring Cloud中Hystrix 线程隔离导致ThreadLocal数据丢失

    知识点2:ThreadLocal数据丢失 ThreadLocal是Java中的一种线程局部存储机制,用于在线程中传递数据。但是,在Hystrix线程隔离模式下,ThreadLocal数据可能会丢失,因为Hystrix将请求放入Hystrix的线程池中去执行,...

    ThreadLocal垮线程池传递数据解决方案.docx

    知识点: 1 ThreadLocal 的局限性:ThreadLocal 不能解决跨线程池之间的数据传递问题。 2 InheritableThreadLocal 的局限性:InheritableThreadLocal 仅限于父线程给子线程来传递数据,不能解决跨线程池之间的数据...

    InheritableThreadLocal & ThreadLocal

    《InheritableThreadLocal & ...总之,理解并熟练运用ThreadLocal和InheritableThreadLocal是Java并发编程中不可或缺的知识点,它们提供了线程安全的局部变量管理机制,能够帮助开发者构建更健壮的多线程应用。

    8个案例详解教会你ThreadLocal.docx

    以下是对标题和描述中所述知识点的详细说明: 1. **与 Synchronized 的区别** - `synchronized` 关键字是用于控制对共享资源的并发访问,它确保同一时刻只有一个线程可以执行特定代码块,从而实现线程同步。而 `...

    有关ThreadLocal的面试题你真的懂了吗

    "ThreadLocal相关知识点总结" ThreadLocal是Java中的一种机制,用于在多线程环境中保存线程上下文信息,并且提供了一种解决多线程程序并发问题的思路。下面是对ThreadLocal的主要知识点的总结: 1. ThreadLocal的...

    入研究java.lang.ThreadLocal类.docx

    ### 知识点详解:Java.lang.ThreadLocal 类 #### 一、概述 **ThreadLocal** 并非线程的一种特殊实现形式,而是一种为每个线程提供独立副本的机制,通常被称为“线程局部变量”。这种机制使得每个线程都可以独立...

    深入学习java ThreadLocal的源码知识

    ThreadLocal是Java编程中一个非常重要的工具类,它允许我们在多线程环境下为每个线程创建独立的变量副本。在每个线程内部,ThreadLocal变量就像一个私有的局部变量,不同线程之间的副本互不干扰,确保了数据的安全性...

    Android 中 ThreadLocal使用示例

    总结一下,ThreadLocal的主要知识点包括: 1. **线程隔离**:每个线程拥有ThreadLocal变量的独立副本,互不影响。 2. **共享对象,独立值**:所有线程共享同一个ThreadLocal对象,但访问时看到的是各自的副本。 3. ...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics